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有關單電纜伺服的常見疑問

2018/7/11 13:37:42 標簽：中國傳動網

之前我們提到了伺服反饋協議數字化和單電纜的發展趨勢，并且目前市面上已經有多種開放的單電纜伺服反饋解決方案供大家選擇了。

本期，我們就先來簡單了解下其中一種單電纜數字式伺服反饋協議：

HIPERFACE DSL。

什么是 HIPERFACE DSL？

HIPERFACE DSL 是一種數字式電機反饋協議，通過這種技術反饋電機信號僅需使用兩根導線，并且可以將他們與電機動力線路集成到一根電纜中。

它具備以下功能和技術特點：

高度動態和高分辨率的位置控制

安全運動控制

狀態監測

有助于提升驅動系統的緊湊性和集成度

有哪些廠家能夠提供 HIPERFACE DSL 的驅動/電機系統？

HIPERFACE DSL 數字式伺服反饋協議由 SICK 于 2011 年推出的；基于 HIPERFACEDSL 技術，傳感器產品廠商能夠為驅動和電機產品提供相應的接口模塊和編碼器反饋。

目前，許多驅動器和電機廠商也已經在其伺服產品中使用了 HIPERFACE DSL 技術；不少編碼器廠家也推出了基于 HIPERFACE DSL 協議的產品和解決方案；同時，在這個過程中，也有不少芯片廠商（如：TI、瑞薩）為他們提供相應的技術支持。

由于 HIPERFACE DSL 去年已經向市場用戶全面開放了這項技術，因此，目測未來應該會有更多的產品廠商加入到此項技術陣營中來。

與 HIPERFACE 有什么不同？

數模混合的 HIPERFACE 接口為驅動系統提供的是模擬量正弦和余弦信號的過程數據；而 HIPERFACE DSL 直接輸出反饋位置。

因此，對于電機驅動器來說，無需進行反饋位置計算，并省去了 A / D轉換。此外，借助數字式的數據通訊還能夠幫助實現對電機狀態的監控/診斷。

HIPERFACE DSL 是否需要使用特殊的專用電纜？

不需要。

只須使用標準的（4 + 2 + 2 ）伺服電機電源電纜即可。 4 芯電機動力，2 芯抱閘，2 芯 HIPERFACE DSL 反饋線，電機繞組溫度等傳感器傳感器信號也可以通過 DSL 傳輸。

電機側插頭連接是否有任何要求？

可以使用標準的 Intercontec M23 或 M17 插頭。將 DSL 線與電源線（引腳分配）對稱放置，并使用一段短的非屏蔽引腳。

驅動側的 HIPERFACE DSL 集成如何實施？

須將 HIPERFACE DSL 主站集成到驅動器控制器的 FPGA 中。 SICK 提供與變頻器應用程序對接的 IP-Core（VHDL代碼）。兩者（ HIPERFACE DSL 和驅動應用）可以存儲在一個 FPGA 芯片中。

是否需要支付許可費？

HIPERFACE DSL 主站開發授權費用，每次約 800 歐元，可以根據需要多次使用，并可以免費更新。

HIPERFACE DSL 的 IP-Core 是做什么的？

它會與控制脈沖自動同步。 IP-Core 用于編碼和解碼與 DSL 編碼器之間的通信，與控制器脈沖同步地存儲反饋測量值，如：位置和速度，以及溫度、參數、狀態信息...等。

HIPERFACE DSL 的可以達到怎樣的時間周期？

HIPERFACE DSL 的時間周期（SYNC）是可以選擇的。

該協議能夠實現數據包與選定控制器脈沖的自動同步。位置更新最短周期為是 12.1 μs，超過此值無級可調。

HIPERFACE DSL 和 HIPERFACE 編碼器之間的價格差異是多少？

基于相同的訂貨數量，規格相當的編碼器，HIPERFACE DSL 的價格約比 HIPERFACE 高 20％。

可以達到怎樣的安全等級（SIL 安全完整性/Pl 性能等級）？

如果遵守 HIPERFACE DSL 安全手冊（文檔8017596）中列出的所有規范，安全相關功能將適用于：

基于 EN62061 和 IEC 61508 的 SIL2 和基于 EN ISO 13849-1 的 Pl d

或者

基于 EN62061 和 IEC 61508 的 SIL3 和基于 EN ISO 13849-1 的 Pl e

具體的分類則取決于所使用的電機反饋系統。

安全功能的錯誤響應速度是多少？

從編碼器到信號到應用端的安全功能響應時間 200μs。

定義 PFH 值（每小時失效次數 Probability of Failure per Hour）的基礎條件是什么？

在 60°C 以下 / 電纜上的錯誤率為 1：100。

若要達到預期的 SIL/PI 等級，對機械接口會有怎樣的規定？

必須嚴格按照產品說明書進行安裝、使用等操作，并確保由有資格的工作人員完成。具體要求須參照 HIPERFACE DSL 的安全操作手冊。

對于 PELV 系統有沒有限制？

沒有。

有哪些過壓/欠壓限制需要注意？

額定電壓低于 6.8V 和超過12.2V 時都會出現錯誤信息，且不會主動關閉。

位置反饋的分辨率有多高？

位置值的分辨率取決于具體產品，請參閱相關伺服電機反饋的產品信息，如 SICK 的：

EKS/EKM36 可達 20 位/圈，以及 12 圈多圈

EFS/EFM50 可達 23 位/圈，以及12 圈多圈

安全反饋的分辨率是多少？

安全位置值（第 2 通道）的分辨率取決于產品。須參照相關的產品信息。

例如：EKS / EKM36 為 9 位

位置反饋值的延遲時間有多長？

100m 電纜的延遲時間為 10.5μs。

位置值的時間軸抖動有多大？

時間軸抖動 <100 ns ..

需要進行運行時間補償嗎？

不需要。IP-Core 會自動補償運行時間。

線性度（積分+微分）如何？

線性度取決于產品，可以參照相應的電機反饋系統的產品信息。

例如：EKS / EKM36 +/- 100"（角秒）

速度分辨率有多高？

取決于所選電機反饋的控制器脈沖。

對于 20 位分辨率的 EKx36 和 15μs 的最小控制器脈沖，計算方法：

360°/ 20bit / 15μs = 22.8°/ s

1LSB = 22.88° / 秒或 3.8 rpm

是否有一個安全速度？

沒有。傳輸的只有位置值。只能通過計算得出安全速度。

編碼器的最大可測量速度？

電機反饋系統的最大可測量轉速為：單圈 12,000rpm，多圈 9,000rpm。

如何讀取繞組溫度傳感器？

測溫電阻傳感器是數字式的，通過 DSL 輸出。阻值存儲在 IP-Core 中。因此，溫度可以通過相應的數據索引讀取。詳見產品手冊。

IP-Core 有哪些版本？

IP-Core 分為標準版本（非安全版本）、Altera、Xilinx FPGA 的安全版本。從安全角度來看，IP Core 是一個“黑色通道”。因此，所有 IP-Core 計算值都必須被視為“不安全”。對于 Altera 來說，可以使用加密的 VHDL 文件。對于 Xilinx 來說，則是 NGC-Core。

DSL 的 IP-Core 需要占用多少空間？

以 IP Core V1.06 為例：